KR20240043252A - Simulating device and method by digital twin using distributed computing - Google Patents

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KR20240043252A
KR20240043252A KR1020220122096A KR20220122096A KR20240043252A KR 20240043252 A KR20240043252 A KR 20240043252A KR 1020220122096 A KR1020220122096 A KR 1020220122096A KR 20220122096 A KR20220122096 A KR 20220122096A KR 20240043252 A KR20240043252 A KR 20240043252A
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physical data
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김원태
권진우
윤성진
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한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법이 제공된다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법은 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1 물리 데이터를 획득하는 단계; 상기 물리 객체의 정적 상태 정보인 기저장된 제2 물리 데이터와 상기 제1 물리 데이터에 기초하여, 상기 물리 객체의 상태를 나타내는 시맨틱 데이터를 생성하는 단계; 상기 시맨틱 데이터를 분석하여 적어도 하나의 서브 시맨틱 데이터로 파티셔닝하고, 상기 서브 시맨틱 데이터에 대응하는 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계; 및 상기 시뮬레이션 세션을 통해 상기 물리 객체에 대한 디지털 트윈의 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.A digital twin simulation method using distributed computing is provided. A digital twin simulation method according to some embodiments of the present invention includes acquiring first physical data including real-time state information of a physical object; generating semantic data representing the state of the physical object based on pre-stored second physical data that is static state information of the physical object and the first physical data; Analyzing the semantic data, partitioning the semantic data into at least one sub-semantic data, and allocating a simulation session corresponding to the sub-semantic data; and performing a simulation of a digital twin for the physical object through the simulation session.

Description

분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법{SIMULATING DEVICE AND METHOD BY DIGITAL TWIN USING DISTRIBUTED COMPUTING}Digital twin simulation device and method using distributed computing {SIMULATING DEVICE AND METHOD BY DIGITAL TWIN USING DISTRIBUTED COMPUTING}

본 발명은 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시뮬레이션 대상인 물리 객체의 상태 정보에 기초하여 시뮬레이션 세션을 할당하고, 최적화된 시뮬레이션 세션으로 디지털 트윈이 물리 객체에 대한 시뮬레이션을 수행하는 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a digital twin simulation device and method, and more specifically, to assigning a simulation session based on the state information of the physical object that is the subject of simulation, and performing simulation of the physical object by the digital twin using an optimized simulation session. This relates to a digital twin simulation device and method using distributed computing.

IT 기술의 발전으로 인해, 가상환경에서 특정 물리 객체 또는 시스템의 상태에 대한 분석, 예측 및 최적화를 위한 시뮬레이션을 제공하는 디지털 트윈의 수요가 증가하고, 이에 따른 기술의 개발도 지속적으로 발전하고 있다.Due to the advancement of IT technology, the demand for digital twins that provide simulations for analysis, prediction, and optimization of the state of specific physical objects or systems in a virtual environment is increasing, and the development of corresponding technologies is also continuously advancing.

디지털 트윈 기반의 시뮬레이션은 물리 객체의 상태를 모사하는 수식 기반 모델 및 고해상도 센서 데이터를 활용하여 정확한 예측이 가능한 수준으로 발전하였으나, 막대한 양의 컴퓨팅 자원 및 이로 인한 처리 시간의 증가에 따라 시뮬레이션 시간이 증가하는 문제점이 존재한다.Digital twin-based simulation has developed to a level where accurate predictions can be made by utilizing formula-based models that simulate the state of physical objects and high-resolution sensor data, but simulation time increases due to the enormous amount of computing resources and the resulting increase in processing time. There is a problem.

이를 해결하기 위해 필요한 모델을 더 작은 단위인 서브 모델로 분할하고, 다수의 컴퓨팅 노드에 각각 할당 후 동시에 처리하여 신속한 시뮬레이션 프로세스를 지원하는 방법이 적용되고 있으나, 이러한 분산 컴퓨팅의 경우 각각의 컴퓨팅 노드간 상태 동기화를 위해 가장 컴퓨팅 시간이 긴 노드의 종료를 기다려야 하는 지연 시간이 발생되는 한계가 존재한다.To solve this problem, a method is being applied to support a rapid simulation process by dividing the required model into smaller sub-models, assigning each to multiple computing nodes, and processing them simultaneously. However, in the case of such distributed computing, the There is a limit to the latency of having to wait for the node with the longest computing time to terminate for state synchronization.

상기의 지연 시간 문제를 극복하기 위하여, 시뮬레이션 연산이 발생하는 컴퓨팅 포인트의 수 또는 분포를 고려하여 모델을 분할하는 방법이 개발되었으나, 컴퓨팅 부하(포인트의 수, 분포 등)를 예측하는데 오히려 과도한 시간이 소요되는 문제점이 존재하고, 이에 따라 결국 전체 시뮬레이션 시간이 오히려 증가하는 문제점이 존재한다.In order to overcome the above latency problem, a method of dividing the model has been developed considering the number or distribution of computing points where simulation operations occur, but it takes excessive time to predict the computing load (number of points, distribution, etc.). There is a problem in that the overall simulation time actually increases.

일본 공개특허문헌 제2007-249491호 (2007.09.27. 공개)Japanese Patent Publication No. 2007-249491 (published on September 27, 2007)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 물리 객체의 상태 정보에 기초하여 균형잡인 파티셔닝 동작을 수행하고, 이에 따라 신속하고 정확한 시뮬레이션을 수행할 수 있는 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide a digital twin simulation device and method that can perform a balanced partitioning operation based on the state information of physical objects and thereby perform rapid and accurate simulation.

또한, 물리 객체의 실시간 상태 정보 및 정적 상태 정보를 구분하고, 물리 객체로부터 입력받는 실시간 상태 정보 및 기저장된 정적 상태 정보에 기초하여 생성된 시맨틱 데이터를 이용하여 효율적인 분산 컴퓨팅을 수행하는 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, a digital twin simulation that distinguishes between real-time state information and static state information of physical objects and performs efficient distributed computing using semantic data generated based on real-time state information input from physical objects and previously stored static state information. To provide a device and method.

또한, 시맨틱 데이터에 포함되는 물리 객체의 변화 정도에 따라 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정함으로써, 보다 효율적이고 신속한 시뮬레이션 처리가 가능한 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법을 제공하는 것이다.In addition, it provides a digital twin simulation device and method that enables more efficient and rapid simulation processing by determining whether to predict computing load depending on the degree of change in physical objects included in semantic data.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법은 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1 물리 데이터를 획득하는 단계; 상기 물리 객체의 정적 상태 정보인 기저장된 제2 물리 데이터와 상기 제1 물리 데이터에 기초하여, 상기 물리 객체의 상태를 나타내는 시맨틱 데이터를 생성하는 단계; 상기 시맨틱 데이터를 분석하여 적어도 하나의 서브 시맨틱 데이터로 파티셔닝하고, 상기 서브 시맨틱 데이터에 대응하는 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계; 및 상기 시뮬레이션 세션을 통해 상기 물리 객체에 대한 디지털 트윈의 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.A simulation method of a digital twin using distributed computing according to some embodiments of the present invention for achieving the above technical problem includes the steps of acquiring first physical data including real-time state information of a physical object; generating semantic data representing the state of the physical object based on the first physical data and pre-stored second physical data, which is static state information of the physical object; Analyzing the semantic data, partitioning the semantic data into at least one sub-semantic data, and allocating a simulation session corresponding to the sub-semantic data; And it may include performing a simulation of a digital twin for the physical object through the simulation session.

일 실시예에 따라, 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계는, 상기 시맨틱 데이터에 포함되는 상기 물리 객체의 상태 정보에 기초하여 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하고, 부하 예측이 결정되는 경우 시뮬레이션 컴퓨팅 부하를 예측하고, 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the step of allocating the simulation session includes determining whether to predict the simulation computing load based on state information of the physical object included in the semantic data, and predicting the simulation computing load when the load prediction is determined. and allocating the simulation session based on a simulation computing load prediction result.

일 실시예에 따라, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 물리 데이터의 실시간 상태 정보 및 상기 제2 물리 데이터의 정적 상태 정보를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the step of determining whether to predict the simulation computing load may include determining whether to predict the simulation computing load by analyzing real-time state information of the first physical data and static state information of the second physical data. .

일 실시예에 따라, 상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 산불의 확산 예측 시뮬레이션이고, 상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체의 주변 기온, 습도, 강수량, 풍향, 풍속, 산불 확산 영역, 발화점 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 제2 물리 데이터는 상기 물리 객체의 고도, 경사도, 경사 방향, 연료 모델, 과거 산불 상태 데이터 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 물리 데이터 및 상기 제2 물리 데이터를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the simulation of the digital twin is a simulation of predicting the spread of a forest fire, and the first physical data includes at least one of the surrounding temperature, humidity, precipitation, wind direction, wind speed, forest fire spread area, and ignition point of the physical object. It includes, wherein the second physical data includes at least one information of the altitude, slope, slope direction, fuel model, and past forest fire state data of the physical object, and the step of determining whether to predict the simulation computing load includes: It may be determined whether to predict the simulation computing load by analyzing the first physical data and the second physical data.

일 실시예에 따라, 상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 제조 공정 시뮬레이션이고, 상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체인 설비의 작동 상태, 고장 여부, 온도, 소모 전력 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 제2 물리 데이터는 상기 물리 객체의 제조 대상, 제조 공정 순서, 설비 투입 횟수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 물리 데이터 및 상기 제2 물리 데이터를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the simulation of the digital twin is a manufacturing process simulation, and the first physical data includes at least one information of the operating state, failure status, temperature, and power consumption of the facility, which is the physical object, and 2 The physical data includes at least one information of the manufacturing target of the physical object, the manufacturing process sequence, and the number of equipment inputs, and the step of determining whether to predict the simulation computing load includes the first physical data and the second physical data. It is possible to determine whether to predict the simulation computing load by analyzing .

일 실시예에 따라, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 직전 시점에서의 상기 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1-1 물리 데이터와 최근 시점에서의 상기 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the step of determining whether to predict the simulation computing load includes 1-1 physical data including real-time state information of the physical object at the previous point in time and real-time state information of the physical object at the most recent point in time. It may be determined whether to predict the simulation computing load based on the comparison result of the first and second physical data including.

일 실시예에 따라, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 차이가 기정의된 기준 차이 이상인 경우 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측을 수행하는 것으로 결정하고, 상기 기준 차이 미만인 경우 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측을 수행하지 않고 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 것으로 결정할 수 있다.According to one embodiment, the step of determining whether to predict the simulation computing load includes performing the simulation computing load prediction when the difference between the 1-1 physical data and the 1-2 physical data is greater than or equal to a predefined reference difference. If it is less than the reference difference, it may be decided to allocate the simulation session without performing the simulation computing load prediction.

일 실시예에 따라, 상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 산불의 확산 예측 시뮬레이션이고, 상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체의 주변 기온, 습도, 강수량, 풍향, 풍속, 산불 확산 영역, 발화점 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the simulation of the digital twin is a simulation of predicting the spread of a forest fire, and the first physical data includes at least one of the surrounding temperature, humidity, precipitation, wind direction, wind speed, forest fire spread area, and ignition point of the physical object. Including, the step of determining whether to predict the simulation computing load may determine whether to predict the simulation computing load based on a comparison result of the 1-1 physical data and the 1-2 physical data.

일 실시예에 따라, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터에 포함되는 직전 시점에서의 산불 확산 영역과 상기 제1-2 물리 데이터에 포함되는 최근 시점에서의 산불 확산 영역의 차이에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the step of determining whether to predict the simulation computing load includes the forest fire spread area at the immediately preceding time included in the 1-1 physical data and the most recent time included in the 1-2 physical data. It can be determined whether to predict the simulation computing load based on the difference in the forest fire spread area.

일 실시예에 따라, 상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 제조 공정 시뮬레이션이고, 상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체인 설비의 작동 상태, 고장 여부, 온도, 소모 전력 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the simulation of the digital twin is a manufacturing process simulation, and the first physical data includes at least one information of the operating state, failure status, temperature, and power consumption of the equipment that is the physical object, and the simulation The step of determining whether to predict the computing load may determine whether to predict the simulation computing load based on a comparison result of the 1-1 physical data and the 1-2 physical data.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 시뮬레이션 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 제1 및 제2 물리 데이터에 기초하여 생성되는 시맨틱 데이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 제어 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 수행 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
Figure 1 is a diagram for explaining a simulation device using distributed computing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining semantic data generated based on first and second physical data.
Figure 3 is a diagram for explaining the configuration of a distributed computing module according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram for explaining the configuration of a simulation control module according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram for explaining the configuration of a simulation performance module according to an embodiment of the present invention.
Figures 6 and 7 are diagrams for explaining a digital twin simulation method using distributed computing according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시예의 다양한 변경(modification), 균등물(equivalent), 및/또는 대체물(alternative)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Various embodiments of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, but should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives to the embodiments of the present invention.

IT 기술의 발전으로 인해, 가상환경에서 특정 물리 객체 또는 시스템의 상태에 대한 분석, 예측 및 최적화를 위한 시뮬레이션을 제공하는 디지털 트윈의 수요가 증가하고, 이에 따른 기술의 개발도 지속적으로 발전하고 있다.Due to the advancement of IT technology, the demand for digital twins, which provide simulations for analysis, prediction, and optimization of the status of specific physical objects or systems in a virtual environment, is increasing, and the development of corresponding technologies is also continuously advancing.

디지털 트윈 기반의 시뮬레이션은 물리 객체의 상태를 모사하는 수식 기반 모델 및 고해상도 센서 데이터를 활용하여 정확한 예측이 가능한 수준으로 발전하였으나, 막대한 양의 컴퓨팅 자원 및 이로 인한 처리 시간의 증가에 따라 시뮬레이션 시간이 증가하는 문제점이 존재한다.Digital twin-based simulation has developed to a level where accurate predictions can be made by utilizing formula-based models that simulate the state of physical objects and high-resolution sensor data, but simulation time increases due to the enormous amount of computing resources and the resulting increase in processing time. There is a problem.

이를 해결하기 위해 필요한 모델을 더 작은 단위인 서브 모델로 분할하고, 다수의 컴퓨팅 노드에 각각 할당 후 동시에 처리하여 신속한 시뮬레이션 프로세스를 지원하는 방법이 적용되고 있으나, 이러한 분산 컴퓨팅의 경우 각각의 컴퓨팅 노드간 상태 동기화를 위해 가장 컴퓨팅 시간이 긴 노드의 종료를 기다려야 하는 지연 시간이 발생되는 한계가 존재한다.To solve this problem, a method is being applied to support a rapid simulation process by dividing the required model into smaller sub-models, assigning each to multiple computing nodes, and processing them simultaneously. However, in the case of such distributed computing, the There is a limit to the latency of having to wait for the node with the longest computing time to terminate for state synchronization.

상기의 지연 시간 문제를 극복하기 위하여, 시뮬레이션 연산이 발생하는 컴퓨팅 포인트의 수 또는 분포를 고려하여 모델을 분할하는 방법이 개발되었으나, 컴퓨팅 부하(포인트의 수, 분포 등)를 예측하는데 오히려 과도한 시간이 소요되는 문제점이 존재하고, 이에 따라 결국 전체 시뮬레이션 시간이 오히려 증가하는 문제점이 존재한다.In order to overcome the above latency problem, a method of dividing the model has been developed considering the number or distribution of computing points where simulation operations occur, but it takes excessive time to predict the computing load (number of points, distribution, etc.). There is a problem in that the overall simulation time actually increases.

예를 들어, 산불 예측 시뮬레이션의 경우 산불의 발화점은 주변의 발화 연료, 발화점 주변 지형과 같은 지리적인 요소와, 풍향, 강수량과 같은 기상 요소 등의 영향을 많이 받으며, 시간에 따라 산불의 확산 형태는 변하게 된다. 이 때, 산불의 발화점의 수만을 고려하여 시뮬레이션을 진행하는 경우 지형, 기상 상태와 같이 시간에 따라 산불 상태에 변화를 주는 주변 요소들로 인해 발생하는 컴퓨팅 부하를 파악하기 어렵다. For example, in the case of forest fire prediction simulations, the ignition point of a forest fire is greatly influenced by geographical factors such as surrounding ignition fuel and terrain around the ignition point, and meteorological factors such as wind direction and precipitation, and the form of forest fire spread over time It changes. At this time, if a simulation is conducted considering only the number of ignition points of a forest fire, it is difficult to determine the computing load caused by surrounding factors that change the state of the forest fire over time, such as terrain and weather conditions.

또한, 이를 기반으로 파티셔닝을 수행하는 경우 부하의 불균형이 발생할 수 있다. 예를 들어, 하나의 파티션된 산불 모델 주변에 불이 쉽게 확산되는 마른 풀, 나무 등이 많은 경우 시간이 지남에 따라 산불의 발화점의 수가 증가하여 컴퓨팅 부하가 증가할 수 있다. 반대로, 다른 산불 모델 파티션 주변에는 바위와 같이 산불 확신이 어려운 요소들이 주로 분포하고 있는 경우, 시간이 지남에 따라 산불의 확산 상태가 오히려 작아지고 발화점의 수가 감소하여 컴퓨팅 부하는 감소할 수 있다. 이런 경우 두 파티션이 갖는 컴퓨팅 부하의 불균형의 정도는 더 커질 수 있고, 각 파티션 시뮬레이션의 지연 시간이 증가하여 자연 재해에 대한 신속하여 적절한 대응이 어려워질 수 있다.Additionally, if partitioning is performed based on this, load imbalance may occur. For example, if there is a lot of dry grass, trees, etc. around one partitioned forest fire model through which fire can easily spread, the number of ignition points for a forest fire may increase over time, increasing the computing load. Conversely, if elements such as rocks that make it difficult to be certain about forest fires are mainly distributed around other forest fire model partitions, the spread of forest fires may become smaller over time, the number of ignition points may decrease, and the computing load may decrease. In this case, the degree of imbalance in the computing load between the two partitions may increase, and the delay time of each partition simulation may increase, making it difficult to respond quickly and appropriately to natural disasters.

이하에서, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 장치 및 방법을 설명한다.Hereinafter, a digital twin simulation device and method using distributed computing according to some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 시뮬레이션 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 제1 및 제2 물리 데이터에 기초하여 생성되는 시맨틱 데이터를 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a simulation device using distributed computing according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining semantic data generated based on first and second physical data.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치(10)는 물리 객체(20), 데이터베이스(30) 및 시각화 단말(40)과의 데이터 송수신을 수행하고, 이를 통해 디지털 트윈의 시뮬레이션을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 1, the simulation device 10 according to an embodiment of the present invention transmits and receives data with the physical object 20, the database 30, and the visualization terminal 40, and thereby simulates the digital twin. can be performed.

물리 객체(20)는 디지털 트윈에 대응되는 물리적인 객체로, 복수의 센서를 포함하고, 센싱되는 데이터를 시뮬레이션 장치(10)로 전달할 수 있다.The physical object 20 is a physical object corresponding to a digital twin, includes a plurality of sensors, and can transmit sensed data to the simulation device 10.

데이터베이스(30)는 물리 객체(20)의 정적인 데이터를 저장하고, 시뮬레이션에 필요한 데이터를 시뮬레이션 장치(10)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스(30)는 물리 객체(20) 주변의 고도, 경사 방향, 경사도, 주변 연료 모델 등의 지형 데이터를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 데이터베이스(30)가 시뮬레이션 장치(10)의 외부에 배치되는 것으로 도시하였으나, 이는 예시적인 것으로 물리/논리적으로 시뮬레이션 장치(10)의 내부 또는 외부에 배치되도록 구현될 수 있다.The database 30 stores static data of the physical object 20 and can transmit data necessary for simulation to the simulation device 10. For example, the database 30 may include terrain data such as altitude, slope direction, slope, and surrounding fuel model around the physical object 20. According to one embodiment, the database 30 is shown as being placed outside the simulation device 10, but this is an example and may be implemented to be physically/logically placed inside or outside the simulation device 10.

시각화 단말(40)은 시뮬레이션 장치(10)로부터 전달받은 물리 객체(20)의 상태, 시뮬레이션 결과 등을 시각화 데이터의 형태로 출력될 수 있다. 예를 들어, 시각화 단말(40)은 스마트폰, 태블릿PC, 서버의 형태로 구현될 수 있다.The visualization terminal 40 may output the status of the physical object 20 and simulation results received from the simulation device 10 in the form of visualization data. For example, the visualization terminal 40 may be implemented in the form of a smartphone, tablet PC, or server.

시뮬레이션 장치(10)는 물리 객체(20)와 유기적으로 결합된 시스템의 개념으로, 디지털 트윈의 신속한 컴퓨팅을 지원하기 위한 시뮬레이션부(200), 디지털 트윈의 시뮬레이션을 위한 데이터를 획득하고, 가공하고, 제공하는 데이터 관리부(100)를 포함할 수 있다.The simulation device 10 is a concept of a system organically combined with the physical object 20, and includes a simulation unit 200 to support rapid computing of the digital twin, acquiring and processing data for simulation of the digital twin, and It may include a data management unit 100 that provides.

도 1 및 도 2를 참조하면, 데이터 관리부(100)는 시맨틱 데이터 생성 모듈(110), 인터페이스 모듈(130) 및 저장 모듈(150)을 포함할 수 있다. 인터페이스 모듈(130)은 외부 또는 내부의 데이터 송수신을 제공할 수 있다. 예를 들어, 물리 객체(20)로부터 실시간 상태 데이터인 제1 물리 데이터(DT1)를 획득하고, 데이터베이스(30)에서 정적 상태 데이터인 제2 물리 데이터(DT2)를 획득하고, 시뮬레이션 결과 데이터(DT_SIM)를 시각화 단말(40)로 제공할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the data management unit 100 may include a semantic data generation module 110, an interface module 130, and a storage module 150. The interface module 130 may provide external or internal data transmission and reception. For example, first physical data DT1, which is real-time state data, is acquired from the physical object 20, second physical data DT2, which is static state data, is acquired from the database 30, and simulation result data DT_SIM ) can be provided as a visualization terminal (40).

시맨틱 데이터 생성 모듈(110)은 제1 물리 데이터(DT1) 및 제2 물리 데이터(DT2)에 대한 분석을 수행하고, 이에 기초하여 물리 객체(20)의 상태 정보를 포함하고, 물리 객체(20)의 시뮬레이션을 위한 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 생성할 수 있다.The semantic data generation module 110 performs analysis on the first physical data DT1 and the second physical data DT2, and includes state information of the physical object 20 based on this, and the physical object 20 Semantic data (DT_SMT) for simulation can be generated.

제1 물리 데이터(DT1)는 동적으로 변하며, 물리 객체(20)의 센서를 통해 실시간으로 수집할 수 있는 데이터를 의미할 수 있다. 예를 들어, 산불 예측 시뮬레이션의 경우, 주변의 온도, 습도, 강수량, 풍량, 풍속, 산불의 확산 둘레 형태 등의 데이터가 제1 물리 데이터(DT1)에 포함될 수 있다. 다른 예로서, 제조 공정 시뮬레이션의 경우, 설비의 작동(고장) 상태, 온도, 소모 전력과 같이 실시간으로 측정할 수 있는 데이터가 제1 물리 데이터(DT1)에 포함될 수 있다.The first physical data DT1 changes dynamically and may refer to data that can be collected in real time through the sensor of the physical object 20. For example, in the case of a forest fire prediction simulation, data such as surrounding temperature, humidity, precipitation, wind volume, wind speed, and the shape of the spread of the forest fire may be included in the first physical data DT1. As another example, in the case of manufacturing process simulation, data that can be measured in real time, such as the operating (failure) state of equipment, temperature, and power consumption, may be included in the first physical data DT1.

제2 물리 데이터(DT2)는 실시간으로 수집할 필요성이 적은 정적인 상태 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 산불 예측 시뮬레이션의 경우, 산의 고도, 경사도, 연료 모델과 같은 데이터가 제2 물리 데이터(DT2)에 포함될 수 있다. 다른 예로서, 제조 공정 시뮬레이션의 경우, 제조 대상, 공정 순서, 설비가 투입되는 횟수 등과 같은 데이터가 제2 물리 데이터(DT2)에 포함될 수 있다.The second physical data DT2 may include static state information with little need for real-time collection. For example, in the case of a forest fire prediction simulation, data such as mountain altitude, slope, and fuel model may be included in the second physical data DT2. As another example, in the case of manufacturing process simulation, data such as manufacturing object, process sequence, number of times equipment is input, etc. may be included in the second physical data DT2.

즉, 단일 데이터만으로는 물리 객체(20)의 정확한 상태를 파악하기 어려운 바, 다차원 데이터인 시맨틱 데이터(DT_SMT) 분석이 필요하고, 또한, 실시간으로 수집할 필요성이 적은 정적 상태 데이터(제2 물리 데이터(DT2))는 미리 데이터베이스(30)에 미리 저장함으로써 데이터 획득에 대한 업무 로드를 최소화할 수 있다.In other words, it is difficult to determine the exact state of the physical object 20 with only single data, so analysis of semantic data (DT_SMT), which is multidimensional data, is required, and also static state data (second physical data (second physical data) that has little need for real-time collection) DT2)) can minimize the work load for data acquisition by storing it in the database 30 in advance.

도 2에 도시된 바와 같이, 물리 객체(20)로부터 복수의 제1 물리 데이터(DT1)를 획득하고, 데이터베이스(30)에서 복수의 제2 물리 데이터(DT2)를 획득할 수 있다. 시맨틱 데이터 생성 모듈(110)은 복수의 제1 및 제2 물리 데이터(DT1, DT2) 중 해당 디지털 트윈의 시뮬레이션에 필요한 데이터를 결정하고, 필요한 데이터를 추출하여 시맨틱 데이터(DT_SMT)로 생성할 수 있다.As shown in FIG. 2 , a plurality of first physical data DT1 may be obtained from the physical object 20 and a plurality of second physical data DT2 may be obtained from the database 30 . The semantic data generation module 110 determines the data required for simulation of the digital twin among the plurality of first and second physical data (DT1 and DT2), extracts the necessary data, and generates semantic data (DT_SMT). .

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 제어 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 수행 모듈의 구성을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of a distributed computing module according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram for explaining the configuration of a simulation control module according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of a distributed computing module according to an embodiment of the present invention. This is a diagram to explain the configuration of a simulation performance module according to an embodiment of the invention.

도 1, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 장치(10)는 데이터 관리부(100)로부터 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 획득하고, 이에 기초하여 시뮬레이션된 시뮬레이션 결과 데이터(DT_SIM)를 제공하는 시뮬레이션부(200)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라, 시뮬레이션부(200)는 분산 컴퓨팅 모듈(210), 시뮬레이션 제어 모듈(220) 및 시뮬레이션 수행 모듈(230)을 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 3 to 5, the simulation device 10 according to an embodiment of the present invention obtains semantic data (DT_SMT) from the data management unit 100, and simulates simulation result data based on this (DT_SMT). It may include a simulation unit 200 that provides DT_SIM). According to one embodiment, the simulation unit 200 may include a distributed computing module 210, a simulation control module 220, and a simulation performance module 230.

분산 컴퓨팅 모듈(210)은 부하 예측 결정 모듈(211), 부하 예측 모듈(213) 및 시맨틱 데이터 파티셔닝 모듈(215)을 포함할 수 있다.The distributed computing module 210 may include a load prediction determination module 211, a load prediction module 213, and a semantic data partitioning module 215.

부하 예측 결정 모듈(211)은 물리 객체(20)의 상태를 나타내는 시맨틱 데이터(DT_SMT)로 인해 발생할 수 있는 물리 객체(20)의 상태 변화 정도에 기초하여 로드 밸런싱 프로세스를 결정한다. 이 때, 물리 객체(20)의 상태 변화 정도는 직전 스텝의 물리 객체(20)의 상태와 현재(다음) 스텝의 물리 객체(20)의 상태로 인한 컴퓨팅 부하 크기의 변화 정도를 의미할 수 있다. 컴퓨팅 부하 크기의 변화 정보는 시맨틱 데이터(DT_SMT)의 분석을 통해 결정할 수 있다.The load prediction decision module 211 determines the load balancing process based on the degree of change in the state of the physical object 20 that may occur due to semantic data (DT_SMT) indicating the state of the physical object 20. At this time, the degree of change in the state of the physical object 20 may mean the degree of change in the size of the computing load due to the state of the physical object 20 in the previous step and the state of the physical object 20 in the current (next) step. . Information on changes in computing load size can be determined through analysis of semantic data (DT_SMT).

예를 들어, 산불 예측 시뮬레이션의 경우, 시맨틱 데이터(DT_SMT)에 산불 확산을 촉진하는 마른 연료 모델 및 거센 바람과 같은 정보가 발화점 주변에 많이 포함한다면 산불은 시간에 따라 증가해 초기 상태에 비해 확산 모양이 커질 것이고, 이로 인해 발화점의 수가 증가하고 컴퓨팅 부하 또한 증가한다. 반대로, 산불 확산이 어려운 바위와 같은 연료 모델 및 바람이 거의 불지 않는 정보를 포함하는 경우 산불의 확산은 줄어들 수 있고, 이에 따라 컴퓨팅 부하 역시 감소할 가능성이 높다.For example, in the case of a forest fire prediction simulation, if the semantic data (DT_SMT) contains a lot of information around the ignition point, such as a dry fuel model and strong winds that promote the spread of forest fires, the forest fire will increase over time and have a shape of spread compared to the initial state. will grow, which will increase the number of flash points and increase the computing load. Conversely, if the model includes fuel models such as rocks that are difficult for wildfires to spread and information about little wind blowing, the spread of wildfires may be reduced, and the computing load is likely to be reduced accordingly.

다른 예로서, 제조 공정 시뮬레이션의 경우, 다양한 종류의 공정 모듈이 투입되는 경우 제조 공정이 대규모화되어 컴퓨팅 부하가 증가할 수 있다. 반대로, 대량 생산이 가능한 품목의 경우 제조 공적 시맨틱 데이터의 변화가 작기 때문에 제조 공정은 소규모화될 수 있고, 이에 따른 컴퓨팅 부하는 감소할 수 있다.As another example, in the case of manufacturing process simulation, when various types of process modules are input, the manufacturing process may become large-scale and the computing load may increase. Conversely, for items that can be mass-produced, the manufacturing process can be scaled down and the computing load can be reduced because the changes in manufacturing semantic data are small.

물리 객체(20)의 상태 변화가 작은 경우 컴퓨팅 부하가 감소하고, 이에 따라 시뮬레이션 시간이 적게 걸리기 때문에 컴퓨팅 부하 예측을 수행하는 경우 오히려 부하 예측 시간에 의해 전체 시뮬레이션 시간이 증가할 수 있다. 즉, 부하 예측을 수행하지 않고 시뮬레이션을 수행하는 것이 더 효율적일 수 있다.When the change in state of the physical object 20 is small, the computing load is reduced, and thus the simulation time takes less. Therefore, when computing load prediction is performed, the total simulation time may increase due to the load prediction time. In other words, it may be more efficient to perform simulation without performing load prediction.

반대로, 물리 객체(20)의 상태 변화가 큰 경우에는 전체 시뮬레이션 시간이 상태적으로 긴 바, 컴퓨팅 부하를 예측하고, 이에 따라 시뮬레이션 세션을 재할당하고, 재할당된 상태로 시뮬레이션을 수행함으로써 정확하고 신속한 시뮬레이션이 가능할 수 있다.Conversely, when the state change of the physical object 20 is large, the overall simulation time is relatively long, so predict the computing load, reallocate the simulation session accordingly, and perform the simulation in the reallocated state to provide accurate and accurate results. Rapid simulation may be possible.

이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 시뮬레이션 방법 및 장치는, 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 분석하여 물리 객체(20)의 상태 변화가 작을 것으로 판단되는 경우 컴퓨팅 부하 예측을 생략하고 바로 파티셔닝, 할당 및 분산 컴퓨팅을 수행함으로써 디지털 트윈의 시뮬레이션을 가속화한다. 반대로, 상태 변화가 크다고 판단되는 경우 컴퓨팅 부하를 예측하고, 이를 반영하여 파티셔닝 및 컴퓨팅을 수행함으로써 디지털 트윈의 시뮬레이션의 신속성을 보장할 수 있다.Accordingly, the simulation method and device according to an embodiment of the present invention analyzes semantic data (DT_SMT), and when it is determined that the change in the state of the physical object 20 is small, computing load prediction is omitted and partitioning, allocation and Accelerates the simulation of digital twins by performing distributed computing. Conversely, if the state change is judged to be large, the speed of simulation of the digital twin can be guaranteed by predicting the computing load and performing partitioning and computing by reflecting this.

부하 예측 모듈(213)은 부하 예측 결정 모듈(211)의 결과에 따라 변화 정도가 클 것으로 예상되는 경우, 머신러닝 모델을 통해 컴퓨팅 부하를 예측할 수 있다. 즉, 시맨틱 데이터(DT_SMT)에 기초하여 컴퓨팅 부하를 예측하고, 이를 시맨틱 데이터 파티셔닝 모듈(215)로 전달할 수 있다.If the degree of change is expected to be large according to the results of the load prediction determination module 211, the load prediction module 213 may predict the computing load through a machine learning model. That is, the computing load can be predicted based on semantic data (DT_SMT) and transmitted to the semantic data partitioning module 215.

시맨틱 데이터 파티셔닝 모듈(215)은 부하 예측 결정 모듈(211)의 결과에 따라 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 파티셔닝한다. 예를 들어, 산불 예측 시뮬레이션의 경우, 물리 객체(20)인 산불의 확산 상태 변화 정도가 작다면 시뮬레이션 시간인 컴퓨팅 부하가 작다는 것을 의미하고, 이 경우 분산 컴퓨팅 수행시 부하 불균형이 전체 예측 시간에 큰 영향을 미치지 않는다. 따라서, 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 균형있게 파티셔닝할 수 있다. 반대로, 산불 확산 상태의 변화 정도가 큰 경우, 시뮬레이션 수행 시간인 컴퓨팅 부하가 증가하고, 부하 불균형이 전체 예측 시간에 영향을 미치기 때문에 컴퓨팅 부하 예측 후 예측 결과에 기초하여 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 균형있게 파티셔닝한다.The semantic data partitioning module 215 partitions the semantic data (DT_SMT) according to the results of the load prediction determination module 211. For example, in the case of forest fire prediction simulation, if the degree of change in the spread state of the forest fire, which is the physical object 20, is small, it means that the computing load, which is the simulation time, is small, and in this case, when performing distributed computing, the load imbalance occurs in the overall prediction time. It doesn't have much of an impact. Therefore, semantic data (DT_SMT) can be partitioned in a balanced manner. Conversely, if the degree of change in the forest fire spread state is large, the computing load, which is the simulation execution time, increases, and the load imbalance affects the overall prediction time, so after predicting the computing load, semantic data (DT_SMT) is balanced based on the prediction results. Partitioning.

시뮬레이션 제어 모듈(220)은 시뮬레이션 세션 제어 모듈(221) 및 부하 균형 제어 모듈(223)을 포함할 수 있다.The simulation control module 220 may include a simulation session control module 221 and a load balance control module 223.

일 실시예에 따라, 시뮬레이션 세션 제어 모듈(221)은 시뮬레이션 모델(MD_SIM)인 파티션된 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 획득하고, 이레 대한 분산 시뮬레이션 세션을 구성하고, 각 세션에 파티션된 시맨틱 데이터(DT_SMT)를 할당할 수 있다. 할당된 시맨틱 데이터(DT_SMT)에 대한 시뮬레이션이 종료되면 시뮬레이션 제어 모듈(220)은 시뮬레이션 세션을 종료할 수 있다. 또한, 부하 균형 제어 모듈(223)의 부하 균형 검사 결과에 따라 시뮬레이션된 시맨틱 데이터를 다음 타임 스텝의 시뮬레이션을 입력하기 위해 시뮬레이션 세션을 유지하거나 종료한다.According to one embodiment, the simulation session control module 221 acquires partitioned semantic data (DT_SMT), which is a simulation model (MD_SIM), configures distributed simulation sessions for seven days, and stores partitioned semantic data (DT_SMT) in each session. can be assigned. When the simulation for the allocated semantic data (DT_SMT) ends, the simulation control module 220 may end the simulation session. In addition, according to the load balance check result of the load balance control module 223, the simulation session is maintained or terminated to input the simulated semantic data into the simulation of the next time step.

일 실시예에 따라, 부하 균형 제어 모듈(223)은 시뮬레이션 스텝이 수행될 때마다 각 시뮬레이션된 시맨틱 데이터(DT_SMT) 간의 부하 균형을 검사하고, 부하의 분균형이 기준 이상인 경우 시뮬레이션을 종료하고, 시맨틱 데이터의 파티셔닝 동작을 다시 수행하도록 재할당 명령(SMD_RE)을 분산 컴퓨팅 모듈(210)로 전달할 수 있다.According to one embodiment, the load balance control module 223 checks the load balance between each simulated semantic data (DT_SMT) every time a simulation step is performed, terminates the simulation if the load balance is greater than the standard, and semantics A reallocation command (SMD_RE) may be transmitted to the distributed computing module 210 to re-perform the data partitioning operation.

다수의 시뮬레이션을 수행하기 위한 논리적 영연인 시뮬레이션 수행 모듈(230)은 복수의 시뮬레이션 세션(231) 및 구성요소 사이의 데이터 통신을 제공하는 데이터 버스(233)를 포함할 수 있다.The simulation performance module 230, which is a logical node for performing multiple simulations, may include a plurality of simulation sessions 231 and a data bus 233 that provides data communication between components.

일 실시예에 따라, 데이터 버스(233)를 통해 시뮬레이션 제어 모듈(220), 각 시뮬레이션 세션(231), 저장 모듈(150) 사이의 제어 메시지, 각 시뮬레이션 세션(231) 사이의 동기화 메시지, 시뮬레이션 결과 데이터(DT_SIM) 등을 송수신할 수 있다.According to one embodiment, control messages between simulation control module 220, each simulation session 231, storage module 150, synchronization messages between each simulation session 231, and simulation results via data bus 233. Data (DT_SIM), etc. can be transmitted and received.

일 실시예에 따라, 시뮬레이션 세션(231)은 물리 객체(20)의 상태를 예측할 수 있는 시뮬레이터들을 포함할 수 있다. 각 시뮬레이션 세션(231)은 시간 동기화를 위해 데이터 버스(233)를 통해 동기화 메시지를 송수신하고, 각 타입 스텝별 예측 결과를 시뮬레이션 제어 모듈(220) 및 저장 모듈(150)로 전달할 수 있다.According to one embodiment, the simulation session 231 may include simulators capable of predicting the state of the physical object 20. Each simulation session 231 can transmit and receive synchronization messages through the data bus 233 for time synchronization, and transmit prediction results for each type step to the simulation control module 220 and the storage module 150.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figures 6 and 7 are diagrams for explaining a digital twin simulation method using distributed computing according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법은 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1 물리 데이터를 획득하는 단계(S1000); 상기 물리 객체의 정적 상태 정보인 기저장된 제2 물리 데이터와 상기 제1 물리 데이터에 기초하여, 상기 물리 객체에 대한 시맨틱 데이터를 생성하는 단계(S3000); 상기 시맨틱 데이터를 분석하여 적어도 하나의 서브 시맨틱 데이터로 파티셔닝하고, 상기 서브 시맨틱 데이터에 대응하는 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계(S5000); 및 상기 시뮬레이션 세션을 통해 상기 물리 객체의 디지털 트윈에 대한 시뮬레이션을 수행하는 단계(S7000)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 6, a digital twin simulation method using distributed computing according to some embodiments of the present invention includes the steps of acquiring first physical data including real-time state information of a physical object (S1000); Generating semantic data for the physical object based on the first physical data and pre-stored second physical data, which is static state information of the physical object (S3000); Analyzing the semantic data, partitioning it into at least one sub-semantic data, and allocating a simulation session corresponding to the sub-semantic data (S5000); And it may include performing a simulation on the digital twin of the physical object through the simulation session (S7000).

일 실시예에 따라, 도 7을 참조하면, 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계(S5000)는, 상기 시맨틱 데이터에 포함되는 상기 물리 객체의 상태 정보에 기초하여 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하고(S5100), 부하 예측이 결정되는 경우 시뮬레이션 컴퓨팅 부하를 예측하고(S5300), 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계(S5500)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, referring to FIG. 7, the step of allocating the simulation session (S5000) determines whether to predict the simulation computing load based on the state information of the physical object included in the semantic data (S5100). , When the load prediction is determined, it may include predicting the simulation computing load (S5300) and allocating the simulation session based on the simulation computing load prediction result (S5500).

본 문서의 다양한 실시 예들 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술적 특징들을 특정한 실시 예들로 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 또는 관련된 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 아이템에 대응하는 명사의 단수 형은 관련된 문맥상 명백하게 다르게 지시하지 않는 한, 상기 아이템 한 개 또는 복수 개를 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나","A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나" 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제1", "제2"와 같은 용어들은 단순히 해당 구성요소를 다른 해당 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있으며, 해당 구성요소들을 다른 측면(예: 중요성 또는 순서)에서 한정하지 않는다. The various embodiments of this document and the terms used herein are not intended to limit the technical features described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various changes, equivalents, or replacements of the embodiments. In connection with the description of the drawings, similar reference numbers may be used for similar or related components. The singular form of a noun corresponding to an item may include one or more of the above items, unless the relevant context clearly indicates otherwise. In this document, “A or B”, “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C” and “A, Each of phrases such as “at least one of B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof. Terms such as “first” and “second” may be used simply to distinguish one element from another and do not limit the elements in other respects (e.g., importance or order).

본 문서에서 사용된 용어 "모듈"은 하드웨어, 소프트웨어 또는 펌웨어로 구현된 유닛을 포함할 수 있으며, 예를 들면, 로직, 논리 블록, 부품, 또는 회로와 같은 용어와 상호 호환적으로 사용될 수 있다. 모듈은, 일체로 구성된 부품 또는 하나 또는 그 이상의 기능을 수행하는, 상기 부품의 최소 단위 또는 그 일부가 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시 예에 따르면, 모듈은 ASIC(application-specific integrated circuit)의 형태로 구현될 수 있다. The term “module” used in this document may include a unit implemented in hardware, software, or firmware, and may be used interchangeably with terms such as logic, logic block, component, or circuit, for example. A module may be an integrated part or a minimum unit of the parts or a part thereof that performs one or more functions. For example, according to one embodiment, the module may be implemented in the form of an application-specific integrated circuit (ASIC).

본 문서의 다양한 실시 예들은 기기(machine)(예: 장치(10)) 의해 읽을 수 있는 저장 매체(storage medium)에 저장된 하나 이상의 명령어들을 포함하는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 예를 들면, 기기(예: 장치(10))는, 저장 매체로부터 저장된 하나 이상의 명령어들 중 적어도 하나의 명령을 호출하고, 그것을 실행할 수 있다. 이것은 기기가 상기 호출된 적어도 하나의 명령어에 따라 적어도 하나의 기능을 수행하도록 운영되는 것을 가능하게 한다. 상기 하나 이상의 명령어들은 컴파일러에 의해 생성된 코드 또는 인터프리터에 의해 실행될 수 있는 코드를 포함할 수 있다. 기기로 읽을 수 있는 저장 매체는, 비일시적(non-transitory) 저장 매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, '비일시적'은 저장 매체가 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장 매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다.Various embodiments of this document may be implemented as software including one or more instructions stored in a storage medium that can be read by a machine (eg, device 10). For example, a device (eg, device 10) may call at least one command among one or more commands stored from a storage medium and execute it. This allows the device to be operated to perform at least one function according to the at least one instruction called. The one or more instructions may include code generated by a compiler or code that can be executed by an interpreter. A storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium. Here, 'non-transitory' only means that the storage medium is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves), and this term refers to cases where data is semi-permanently stored in the storage medium. There is no distinction between temporary storage cases.

일 실시 예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시 예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory(CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.According to one embodiment, methods according to various embodiments disclosed in this document may be included and provided in a computer program product. Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers. A computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store or between two user devices (e.g. smartphones). It may be distributed in person or online (e.g., downloaded or uploaded). In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product may be at least temporarily stored or temporarily created in a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server.

다양한 실시 예들에 따르면, 상기 기술한 구성요소들의 각각의 구성요소(예: 모듈 또는 프로그램)는 단수 또는 복수의 개체를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 전술한 해당 구성요소들 중 하나 이상의 구성요소들 또는 동작들이 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 구성요소들 또는 동작들이 추가될 수 있다. 대체적으로 또는 추가적으로, 복수의 구성요소들(예: 모듈 또는 프로그램)은 하나의 구성요소로 통합될 수 있다. 이런 경우, 통합된 구성요소는 상기 복수의 구성요소들 각각의 구성요소의 하나 이상의 기능들을 상기 통합 이전에 상기 복수의 구성요소들 중 해당 구성요소에 의해 수행되는 것과 동일 또는 유사하게 수행할 수 있다. 다양한 실시 예들에 따르면, 모듈, 프로그램 또는 다른 구성요소에 의해 수행되는 동작들은 순차적으로, 병렬적으로, 반복적으로, 또는 휴리스틱하게 실행되거나, 상기 동작들 중 하나 이상이 다른 순서로 실행되거나, 생략되거나, 또는 하나 이상의 다른 동작들이 추가될 수 있다.According to various embodiments, each component (eg, module or program) of the above-described components may include a single entity or a plurality of entities. According to various embodiments, one or more of the components or operations described above may be omitted, or one or more other components or operations may be added. Alternatively or additionally, multiple components (eg, modules or programs) may be integrated into a single component. In this case, the integrated component may perform one or more functions of each component of the plurality of components in the same or similar manner as those performed by the corresponding component of the plurality of components prior to the integration. . According to various embodiments, operations performed by a module, program, or other component may be executed sequentially, in parallel, iteratively, or heuristically, or one or more of the operations may be executed in a different order, omitted, or , or one or more other operations may be added.

10: 시뮬레이션 장치
20: 물리 객체
30: 데이터베이스
40: 시각화 단말
100: 데이터 관리부
110: 시맨틱 데이터 생성 모듈
130: 인터페이스 모듈
150: 저장 모듈
200: 시뮬레이션부
210: 분산 컴퓨팅 모듈
220: 시뮬레이션 제어 모듈
230: 시뮬레이션 수행 모듈
231: 시뮬레이션 세션
10: Simulation device
20: Physics object
30: Database
40: Visualization terminal
100: Data management department
110: Semantic data generation module
130: interface module
150: storage module
200: Simulation unit
210: Distributed computing module
220: Simulation control module
230: Simulation performance module
231: Simulation session

Claims (10)

분산 컴퓨팅을 이용한 디지털 트윈의 시뮬레이션 방법으로서,
물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1 물리 데이터를 획득하는 단계;
상기 물리 객체의 정적 상태 정보인 기저장된 제2 물리 데이터와 상기 제1 물리 데이터에 기초하여, 상기 물리 객체의 상태를 나타내는 시맨틱 데이터를 생성하는 단계;
상기 시맨틱 데이터를 분석하여 적어도 하나의 서브 시맨틱 데이터로 파티셔닝하고, 상기 서브 시맨틱 데이터에 대응하는 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계; 및
상기 시뮬레이션 세션을 통해 상기 물리 객체에 대한 디지털 트윈의 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
As a digital twin simulation method using distributed computing,
Obtaining first physical data including real-time state information of a physical object;
generating semantic data representing the state of the physical object based on pre-stored second physical data that is static state information of the physical object and the first physical data;
Analyzing the semantic data, partitioning the semantic data into at least one sub-semantic data, and allocating a simulation session corresponding to the sub-semantic data; and
Comprising the step of performing a simulation of a digital twin for the physical object through the simulation session,
Simulation methods for digital twins.
청구항 1에 있어서,
상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 단계는,
상기 시맨틱 데이터에 포함되는 상기 물리 객체의 상태 정보에 기초하여 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하고,
부하 예측이 결정되는 경우 시뮬레이션 컴퓨팅 부하를 예측하고,
시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 1,
The step of allocating the simulation session is,
Determine whether to predict simulation computing load based on state information of the physical object included in the semantic data,
predicting the simulation computing load when the load prediction is determined;
Allocating the simulation session based on simulation computing load prediction results,
Simulation methods for digital twins.
청구항 2에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는,
상기 제1 물리 데이터의 실시간 상태 정보 및 상기 제2 물리 데이터의 정적 상태 정보를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 2,
The step of determining whether to predict the simulation computing load is,
Determining whether to predict the simulation computing load by analyzing real-time state information of the first physical data and static state information of the second physical data,
Simulation methods for digital twins.
청구항 3에 있어서,
상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 산불의 확산 예측 시뮬레이션이고,
상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체의 주변 기온, 습도, 강수량, 풍향, 풍속, 산불 확산 영역, 발화점 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 제2 물리 데이터는 상기 물리 객체의 고도, 경사도, 경사 방향, 연료 모델, 과거 산불 상태 데이터 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 물리 데이터 및 상기 제2 물리 데이터를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 3,
The simulation of the digital twin is a simulation of predicting the spread of forest fires,
The first physical data includes at least one of the surrounding temperature, humidity, precipitation, wind direction, wind speed, forest fire spread area, and ignition point of the physical object,
The second physical data includes at least one of the physical object's altitude, slope, slope direction, fuel model, and past forest fire state data,
The step of determining whether to predict the simulation computing load includes analyzing the first physical data and the second physical data to determine whether to predict the simulation computing load.
Simulation methods for digital twins.
청구항 3에 있어서,
상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 제조 공정 시뮬레이션이고,
상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체인 설비의 작동 상태, 고장 여부, 온도, 소모 전력 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 제2 물리 데이터는 상기 물리 객체의 제조 대상, 제조 공정 순서, 설비 투입 횟수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1 물리 데이터 및 상기 제2 물리 데이터를 분석하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 3,
The simulation of the digital twin is a manufacturing process simulation,
The first physical data includes at least one of the operating status, failure status, temperature, and power consumption of the physical object, the equipment,
The second physical data includes at least one information among the manufacturing target of the physical object, manufacturing process sequence, and number of equipment inputs,
The step of determining whether to predict the simulation computing load includes analyzing the first physical data and the second physical data to determine whether to predict the simulation computing load.
Simulation methods for digital twins.
청구항 2에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는,
직전 시점에서의 상기 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1-1 물리 데이터와 최근 시점에서의 상기 물리 객체의 실시간 상태 정보를 포함하는 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 2,
The step of determining whether to predict the simulation computing load is,
The simulation computing based on a comparison result of 1-1 physical data including real-time state information of the physical object at the previous point in time and 1-2 physical data including real-time state information of the physical object at the most recent point in time. Determining whether to predict load,
Simulation methods for digital twins.
청구항 6에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는,
상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 차이가 기정의된 기준 차이 이상인 경우 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측을 수행하는 것으로 결정하고, 상기 기준 차이 미만인 경우 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측을 수행하지 않고 상기 시뮬레이션 세션을 할당하는 것으로 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 6,
The step of determining whether to predict the simulation computing load is,
If the difference between the 1-1 physical data and the 1-2 physical data is greater than or equal to a predefined reference difference, it is determined to perform the simulation computing load prediction, and if the difference is less than the reference difference, the simulation computing load prediction is not performed. Deciding to allocate the simulation session without
Simulation methods for digital twins.
청구항 6에 있어서,
상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 산불의 확산 예측 시뮬레이션이고,
상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체의 주변 기온, 습도, 강수량, 풍향, 풍속, 산불 확산 영역, 발화점 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 6,
The simulation of the digital twin is a simulation of predicting the spread of forest fires,
The first physical data includes at least one of the surrounding temperature, humidity, precipitation, wind direction, wind speed, forest fire spread area, and ignition point of the physical object,
The step of determining whether to predict the simulation computing load includes determining whether to predict the simulation computing load based on a comparison result of the 1-1 physical data and the 1-2 physical data.
Simulation methods for digital twins.
청구항 8에 있어서,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는,
상기 제1-1 물리 데이터에 포함되는 직전 시점에서의 산불 확산 영역과 상기 제1-2 물리 데이터에 포함되는 최근 시점에서의 산불 확산 영역의 차이에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 8,
The step of determining whether to predict the simulation computing load is,
Determining whether to predict the simulation computing load based on the difference between the forest fire spread area at the previous point included in the 1-1 physical data and the forest fire spread area at the most recent point included in the 1-2 physical data,
Simulation methods for digital twins.
청구항 6에 있어서,
상기 디지털 트윈의 시뮬레이션은 제조 공정 시뮬레이션이고,
상기 제1 물리 데이터는 상기 물리 객체인 설비의 작동 상태, 고장 여부, 온도, 소모 전력 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는 단계는, 상기 제1-1 물리 데이터와 상기 제1-2 물리 데이터의 비교 결과에 기초하여 상기 시뮬레이션 컴퓨팅 부하 예측 여부를 결정하는,
디지털 트윈의 시뮬레이션 방법.
In claim 6,
The simulation of the digital twin is a manufacturing process simulation,
The first physical data includes at least one of the operating status, failure status, temperature, and power consumption of the physical object, the equipment,
The step of determining whether to predict the simulation computing load includes determining whether to predict the simulation computing load based on a comparison result of the 1-1 physical data and the 1-2 physical data.
Simulation methods for digital twins.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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